KR19990045376A - Ceramic filter and filtration method of molten metal using the same - Google Patents
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Abstract
용융금속이 탕구로부터 주형으로 주입되는 유동 통로에 배치되는 세라믹 필터가 개시되고, 이 세라믹 필터가 내부연통공간을 갖는 3차원 망상 골격구조의 세라믹 본체를 포함하고, 이 본체가 내부 중공부가 있는 원통형상으로 형성되어 있다. 이 필터는 내열충격성 및 여과성능이 우수하고 용융금속의 유동성을 증가시키면서 표면여과 및 내부여과에 의해 신속하고 효율좋게 용융금속을 여과할 수 있다.Disclosed is a ceramic filter disposed in a flow passage in which molten metal is injected into a mold from a spout, the ceramic filter comprising a ceramic body having a three-dimensional network skeleton structure having an internal communication space, the body having a cylindrical shape with an internal hollow portion. It is formed. The filter is excellent in thermal shock resistance and filtration performance, and can quickly and efficiently filter the molten metal by surface filtration and internal filtration while increasing the flowability of the molten metal.
Description
본 발명은 용융금속, 특히 철계 용융금속의 여과에 적당한 세라믹 필터 및 이 세라믹 필터를 사용하는 용융금속의 여과방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic filter suitable for filtration of molten metal, in particular iron-based molten metal, and a filtration method of molten metal using the ceramic filter.
내부연통공간을 갖는 3차원 망상 골격구조, 전형적으로 합성수지 폼으로 제조된 세라믹 폼은 용융 마그네슘, 알루미늄 또는 구리와 같은 비철계 용융금속, 또는 용융 연성주철, 회주철 또는 주조 스테인레스강과 같은 철계 용융금속의 여과에 유용하다고 알려져 있다. 그러한 필터는 일반적으로 직사각형 또는 원형 플레이트로 형성되었다.Three-dimensional network frameworks with internal communication spaces, typically ceramic foams made of synthetic resin foams, are used to filter non-ferrous molten metals such as molten magnesium, aluminum or copper, or ferrous molten metals such as molten ductile cast iron, gray cast iron or cast stainless steel. It is known to be useful. Such filters are generally formed into rectangular or circular plates.
용융금속의 여과에서, 각 여과용 필터를 통과한 용융금속량의 관점에서 철계 용융금속과 비철계 용융금속 사이에는 차이가 있다. 보다 구체적으로, 비철계 용융금속의 여과량은 수십톤 내지 수백톤의 범위에 있었고; 한편 철계 용융금속의 여과량은 수십 kg 내지 수톤의 범위에 있었다. 필터의 사용에 대해, 일반적으로, 필터는 비철계 용융금속에 대해서는 예열되어 있었고; 한편 철계 용융금속에 대해서는 예열되어 있지 않았다. 따라서, 철계 용융금속에 사용된 필터로서, 내열충격성이 우수하고 철계 용융금속이 원활하게 통과되는 구조를 갖는 세라믹 재료로 제조된 필터가 요구되었다. 보다 구체적으로, 탄화규소로 제조된 필터를 일반적으로 사용하며, 이것은 공극 통과시의 저항을 감소시키기 위해 공극수가 비교적 적은 구조(즉, 공극 크기는 비교적 큼)를 가졌다. 그러나, 그러한 필터는 용융금속이 통과될 때의 저항을 더 감소시키기 위해 필터의 두께가 더 두꺼워지는 것이 의도되면 강도 면에서 문제가 생기고, 또한 수톤의 양의 철계 용융금속의 여과에 1분이상의 시간이 걸리기 때문에 내식성 면에서도 문제가 생긴다. 이 부식은 탄화규소와 철과의 반응으로 인해 발생되고, 보다 구체적으로 1분이상동안 용융금속을 주입하면 세라믹 폼 필터의 골격을 부식시킬 수 있어 필터의 기능이 방해를 받는다. 그러한 불편함을 해결하기 위해, 일본 특개평 5-51278호 공보에, 세라믹 폼 필터의 골격 표면을 철과의 반응이 적은 알루미나로 코팅하는 기술이 개시되어 있으나, 알루미나에 의한 골격 코팅은 아직 골격의 부식을 방지하는데 충분하지 않다.In filtration of molten metal, there is a difference between the iron-based molten metal and the non-ferrous molten metal in view of the amount of molten metal that has passed through each filtration filter. More specifically, the filtration amount of the nonferrous molten metal was in the range of tens of tons to hundreds of tons; On the other hand, the filtration amount of the iron-based molten metal was in the range of several tens of kg to several tons. For the use of the filter, in general, the filter was preheated for the non-ferrous molten metal; On the other hand, the iron-based molten metal was not preheated. Therefore, as a filter used for iron-based molten metal, a filter made of a ceramic material having a structure excellent in thermal shock resistance and smoothly passing iron-based molten metal is required. More specifically, filters made of silicon carbide are generally used, which have a structure with a relatively small number of pores (ie, a relatively large pore size) in order to reduce the resistance when passing through the pores. However, such filters have problems in terms of strength if they are intended to be thicker in order to further reduce the resistance when molten metal is passed, and more than one minute for filtration of tons of iron-based molten metal. This causes problems in terms of corrosion resistance. This corrosion is caused by the reaction of silicon carbide with iron. More specifically, injecting molten metal for more than 1 minute can corrode the skeleton of the ceramic foam filter, thereby impairing the function of the filter. In order to solve such inconvenience, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 5-51278 discloses a technique of coating a skeleton surface of a ceramic foam filter with alumina having a low reaction with iron. Not enough to prevent corrosion.
상기 철계 용융금속용 필터에 대해, 주입시간을 단축시키기 위해 필터의 총 표면적을 증가시키는 방법이 제안되었으나, 그러한 방법은 필터가 예열되어 있지 않기 때문에 표면적이 증가된 필터의 사용은 용융금속의 온도를 저하시켜 용융금속의 유동이 되지 않고 또한 열충격으로 인해 필터가 파괴되는 경향이 있다. 이 문제는 필터의 크기를 감소시키고 각 필터에 가해진 열충격을 분산시키도록 몇 개의 탕구를 제공함으로써 해결되었다. 그러나, 이 방법은 주형(casting mold)의 캐비티의 설계가 어렵고 여과시간이 길어지고 복수개의 탕구의 존재 때문에 내식성이 불량해지는 또 다른 문제를 제공하였다.For the iron-based molten metal filter, a method of increasing the total surface area of the filter has been proposed to shorten the injection time, but since such a filter is not preheated, the use of the filter with an increased surface area is necessary to reduce the temperature of the molten metal. There is a tendency for the filter not to fall due to the flow of molten metal and to be destroyed by the thermal shock. This problem was solved by reducing the size of the filter and providing several spouts to disperse the thermal shock applied to each filter. However, this method presents another problem in that the design of the cavity of the casting mold is difficult, the filtration time is long, and the corrosion resistance is poor due to the presence of a plurality of tuyeres.
상기한 바와 같이, 철계 용융금속, 특히, 용융 주철의 여과에서, 용융금속은 단시간에 주형으로 주입되어야 하기 때문에 직사각형 또는 원형상의 관련 기술 필터는 열충격 및 부식에 대한 내성이 불량하고, 특히 수톤이상의 양의 용융금속을 주입하면, 결함율이 증가된다.As mentioned above, in the filtration of iron-based molten metals, in particular molten cast iron, rectangular or circular related technical filters have poor resistance to thermal shock and corrosion, since molten metal has to be injected into the mold in a short time, especially in quantities of more than several tons When the molten metal is injected, the defect rate is increased.
따라서, 본 발명의 목적은 내열충격성과 여과성능이 우수하고, 다량의 용융금속, 특히 용융 주철의 여과에서도 열충격 및 부식에 대한 내성을 증가시키고, 열충격으로 인한 응력을 균일하게 분산시키고 플레이트같은 세라믹 필터보다 캐비티에서의 여과면적을 더 크게 할 수 있는 세라믹 다공구조의 세라믹 필터를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 이 세라믹 필터를 사용하는 용융금속의 여과방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide excellent thermal shock resistance and filtration performance, increase resistance to thermal shock and corrosion even in the filtration of a large amount of molten metal, particularly molten cast iron, uniformly disperse stress due to thermal shock, and ceramic filter such as plate The present invention provides a ceramic filter having a porous ceramic structure that can further increase the filtration area in a cavity. Another object of the present invention is to provide a method for filtering molten metal using the ceramic filter.
본 발명의 제1양태에 있어서, 용융금속이 탕구로부터 주형의 캐비티로 주입되는 유동 통로에 배치되는 세라믹 필터를 제공하며, 이 세라믹 필터가 내부연통공간을 갖는 3차원 망상 골격구조의 세라믹 본체를 포함하고, 이 본체가 내부 중공부를 갖는 원통형상으로 형성되어 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a ceramic filter disposed in a flow passage through which molten metal is injected from a spout into a cavity of a mold, the ceramic filter comprising a ceramic body having a three-dimensional network skeleton structure having an internal communication space. And this main body is formed in the cylindrical shape which has an internal hollow part.
본 발명의 제2양태에 있어서, 제1양태에서 기재된 구성 이외에, 세라믹 본체가, 셀막이 없는 망상 합성수지 폼에 세라믹 슬러리를 부착시키고 이 세라믹 슬러리를 부착시킨 상기 폼을 이 폼이 탄화에 의해 제거될 때까지 소성시켜 제조된다.In the second aspect of the present invention, in addition to the configuration described in the first aspect, the ceramic body adheres the ceramic slurry to the network synthetic resin foam without the cell membrane, and the foam on which the ceramic slurry is attached is removed by carbonization. It is produced by firing until.
본 발명의 제3양태에 있어서, 제1 또는 제2양태에 기재된 구성 이외에, 세라믹 본체가, 융점 또는 승화점이 1000℃ 이상인 세라믹으로 제조된다.In the third aspect of the present invention, in addition to the configuration described in the first or second aspect, the ceramic body is made of ceramic having a melting point or sublimation point of 1000 ° C or higher.
본 발명의 제4양태에 있어서, 제1, 제2 또는 제3양태에 기재된 구성 이외에, 세라믹 본체가 0.3 내지 0.8 범위내의 부피비중; 직선길이 2.5cm당 3 내지 40개의 범위내의 공극수; 및 65% 이상의 공극율을 갖는다.In the fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration described in the first, second or third aspect, the ceramic body has a specific gravity in the range of 0.3 to 0.8; Pore water within the range of 3-40 per straight line 2.5 cm; And a porosity of at least 65%.
본 발명의 제5양태에 있어서, 용융금속의 여과방법을 제공하며, 이것은 용융금속이 탕구로부터 주형의 캐비티로 주입되는 유동 통로에 제1, 제2, 제3 또는 제4양태에 기재된 세라믹 필터를, 상기 용융금속이 세라믹 필터의 필터본체의 주벽부의 외측으로부터 이 주벽부의 내부연통공간을 통해 필터본체의 내부 중공부로 유동되어 필터본체의 하단개구부를 통해 필터본체로부터 유출되도록 배치하는 단계; 및 용융금속을 주벽부를 통해 필터본체에 유입시켜 필터본체의 하단개구부를 통해 필터본체로부터 유출시킴으로써, 용융금속이 필터본체의 주벽부의 내부연통공간을 통과할 때 용융금속중의 불순물을 제거하는 단계를 포함한다.According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for filtering molten metal, which comprises applying the ceramic filter according to the first, second, third or fourth aspect to a flow passage through which molten metal is injected into the mold cavity. And disposing the molten metal from the outside of the circumferential wall of the filter body of the ceramic filter to the inner hollow portion of the filter body through the inner communication space of the circumferential wall to flow out of the filter body through the lower opening of the filter body; And introducing molten metal into the filter main body through the main wall and flowing out of the filter main body through the lower opening of the filter main body, thereby removing impurities in the molten metal as the molten metal passes through the internal communication space of the main wall of the filter main body. Include.
본 발명의 제6양태에 있어서, 용융금속의 여과방법을 제공하며, 이것은 용융금속이 탕구로부터 주형의 캐비티로 주입되는 유동 통로에 제1, 제2, 제3 또는 제4양태에 기재된 세라믹 필터를, 상기 용융금속이 세라믹 필터의 필터본체의 상단개구부로부터 필터본체의 내부 중공부로 유동되어 필터본체의 주벽부를 통해 필터본체로부터 유출되도록 배치하는 단계; 및 용융금속을 필터본체의 상단개구부로부터 세라믹 본체로 유동시켜 필터본체의 주벽부의 내부연통공간을 통해 필터본체로부터 유출시킴으로써, 용융금속이 필터본체의 주벽부의 내부연통공간을 통과할 때 용융금속중의 불순물을 제거하는 단계를 포함한다.According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for filtration of molten metal, which comprises applying the ceramic filter according to the first, second, third or fourth aspect to a flow passage through which molten metal is injected into the mold cavity. And disposing the molten metal from the top opening of the filter body of the ceramic filter to the inner hollow of the filter body to flow out of the filter body through the main wall of the filter body; And by flowing molten metal from the upper opening of the filter body to the ceramic body and flowing out of the filter body through the inner communication space of the main wall of the filter body, when the molten metal passes through the inner communication space of the main wall of the filter body. Removing impurities.
본 발명의 세라믹 필터는 3차원 망상 골격구조를 갖는 원통형 세라믹 다공체로 이루어진 세라믹 본체를 포함하는 것을 특징으로 하고, 세라믹 본체는 바람직하게는 제2, 제3 또는 제4양태에 기술된 대로 특정화되고, 따라서 필터는 필터의 파손 및 부식의 발생없이 단시간동안 수톤 양의 용융 주철을 적당하게 여과시킬 수 있다.The ceramic filter of the present invention is characterized in that it comprises a ceramic body consisting of a cylindrical ceramic porous body having a three-dimensional network framework, the ceramic body is preferably specified as described in the second, third or fourth aspect, Thus, the filter can adequately filter tons of molten cast iron in a short time without breakage and corrosion of the filter.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 세라믹 필터의 사시도이다.1 is a perspective view of a ceramic filter according to an embodiment of the present invention.
도 2는 필터본체의 일부(세라믹 폼)의 분해사시도이다.2 is an exploded perspective view of a part of the filter body (ceramic foam).
도 3a 및 도 3b는 각각, 도 1에 나타낸 필터의 한 배치를 나타내는 정면단면도 및 횡단면도이다.3A and 3B are front cross-sectional views and cross-sectional views, respectively, illustrating an arrangement of the filter shown in FIG. 1.
도 4a 및 도 4b는 각각, 관련 기술의 세라믹 필터의 한 배치를 나타내는 정면단면도 및 횡단면도이다.4A and 4B are front and cross sectional views, respectively, showing an arrangement of the ceramic filter of the related art.
본 발명의 바람직한 구체예는 첨부 도면을 참조하여 기술된다.Preferred embodiments of the invention are described with reference to the accompanying drawings.
도 1에 대해, 본 발명의 세라믹 필터를 도시하고 있으며, 이것은 필터본체(10)를 포함한다. 필터본체(10)는 내부연통공간 또는 개방셀을 갖는 3차원 망상 골격구조의 원통형 세라믹 다공체로 구성된다. 원통형 필터본체(10)가 도 1의 원형 고리모양이더라도 여기에 제한되지 않는다. 원통형 필터본체(10)는 내부 중공부를 갖도록 타원형, 삼각형, 정사각형 또는 다각형(오각형 이상)의 고리모양을 가질 수 있다. 원통형 필터본체의 높이 또는 길이는 바람직하게는 3 내지 1,000mm, 보다 바람직하게는 150 내지 650mm의 범위에 있다.1, the ceramic filter of the present invention is shown, which includes a filter body 10. As shown in FIG. The filter body 10 is composed of a cylindrical ceramic porous body having a three-dimensional network structure having an internal communication space or an open cell. Although the cylindrical filter main body 10 is a circular ring of FIG. 1, it is not limited to this. Cylindrical filter body 10 may have a ring shape of elliptical, triangular, square or polygonal (pentagonal or more) to have an inner hollow. The height or length of the cylindrical filter body is preferably in the range of 3 to 1,000 mm, more preferably 150 to 650 mm.
세라믹 다공체로서, 합성수지 폼에 세라믹 슬러리를 부착시키고 세라믹 슬러리를 부착시킨 폼을 건조 및 소성시켜 제조한 세라믹 폼을 사용할 수 있고; 또는 압출-성형에 의해 세라믹 로드를 루프에 중첩시켜 형성한 세라믹 누들을 사용할 수 있다. 특히, 바람직하게는 셀막이 없는 망상 연질의 폴리우레탄 폼으로 제조된 정12면체 셀형의 격자 구조를 갖는 세라믹 폼을 사용하는데, 이 세라믹 폼은 압력 손실시에 작아진다. 보다 구체적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 세라믹 폼(10a)은 내부연통스트랜드(10c)로 획정되고 용융금속용 연속 통로를 구성하는 많은 내부연통식 개방셀(10b)을 갖는 3차원 망상 골격구조를 갖는다.As the ceramic porous body, a ceramic foam prepared by attaching a ceramic slurry to a synthetic resin foam and drying and firing the foam to which the ceramic slurry is attached can be used; Alternatively, ceramic noodle formed by superimposing the ceramic rod on the loop by extrusion-molding may be used. In particular, a ceramic foam having a tetrahedral cell-like lattice structure, preferably made of a mesh soft polyurethane foam without cell membranes, is used, which ceramic foam becomes smaller at the time of pressure loss. More specifically, as shown in FIG. 2, the ceramic foam 10a has a three-dimensional network skeleton structure having a plurality of intercommunicating open cells 10b that are defined as intercommunication strands 10c and constitute continuous passages for molten metal. Has
세라믹 다공체를 형성하기 위한 세라믹은 바람직하게는 융점 또는 승화점이 1000℃ 이상인 유형이다. 특히, 세라믹의 예로는 탄화규소 및 질화규소와 같은 비산화물 세라믹과, 알루미나, 실리카, 인산알루미늄, 칼시아, 마그네시아 및 코디어라이트와 같은 산화물 세라믹을 들 수 있다. 이들 세라믹 재료는 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.The ceramic for forming the ceramic porous body is preferably of a type having a melting point or sublimation point of at least 1000 ° C. In particular, examples of ceramics include non-oxide ceramics such as silicon carbide and silicon nitride, and oxide ceramics such as alumina, silica, aluminum phosphate, calcia, magnesia and cordierite. These ceramic materials may be used alone or in combination.
세라믹 재료는 여과될 용융금속 또는 여과방법에 따라 적당하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 용융 주철의 여과를 위해서 사용되는 세라믹 재료는 용융 주철이 실온에서 유지된 세라믹 필터에 직접 낙하되고 단시간에 사형(sand mold)으로 주입되기 때문에 내열충격성이 우수해야 한다. 이 경우에, 탕구부는 리턴재로서 회수되기 때문에 철과의 반응에서 선택된, 최종 용융될 수 있는 재료로 탕구부가 제조된다. 그러한 특성을 갖는 세라믹 재료로서, 탄화규소 또는 질화규소를 사용할 수 있다. 일반적으로 소성 결합제로서 알루미나, 인산알루미늄 또는 실리카를 배합한 탄화규소 함유 재료가 주로 사용되고 있다.The ceramic material may be appropriately selected depending on the molten metal to be filtered or the filtration method. For example, the ceramic material used for filtration of molten cast iron should be excellent in thermal shock resistance because molten cast iron falls directly into a ceramic filter maintained at room temperature and is injected into a sand mold in a short time. In this case, since the molten metal is recovered as a return material, the molten metal is manufactured from a material which can be finally melted selected in the reaction with iron. As a ceramic material having such a property, silicon carbide or silicon nitride can be used. In general, silicon carbide-containing materials containing alumina, aluminum phosphate or silica as the plastic binder are mainly used.
본 발명에 따른 세라믹 필터의 본체는 바람직하게는 용융 주철이 세라믹 필터에 낙하되는 시간에 일어나는 열충격을 견뎌야 하기 때문에 0.3 내지 0.8의 부피비중을 갖는다. 부피비중이 0.3 미만이면, 세라믹 필터는 상기 열충격을 견디지 못해 파괴되고; 한편 0.8을 초과하면, 세라믹 필터 제조시에 세라믹 재료에 의해 내부연통공간이 차단될 수 있다. 이것은 세라믹 필터를 통한 용융금속의 통과를 지연시킬 수 있어 주조품의 품질이 열화되는 경향이 있다. 본체의 부피비중은 바람직하게는 0.45 내지 0.7의 범위에 있다.The body of the ceramic filter according to the invention preferably has a volume specific gravity of 0.3 to 0.8 because it has to withstand the thermal shock occurring at the time when the molten cast iron falls on the ceramic filter. If the volume specific gravity is less than 0.3, the ceramic filter will fail to withstand the thermal shock; On the other hand, if it exceeds 0.8, the internal communication space may be blocked by the ceramic material at the time of manufacturing the ceramic filter. This can delay the passage of molten metal through the ceramic filter and tends to degrade the quality of the casting. The volume specific gravity of the main body is preferably in the range of 0.45 to 0.7.
공극수는 직선길이 2.5cm당 3 내지 40개, 바람직하게는 4 내지 20개의 범위에 있을 수 있다. 공극수가 3개 미만이면, 용융금속의 유동성은 양호하나 여과 효율은 공극 직경이 크기 때문에 불량하고; 한편, 40개를 초과하면, 세라믹 필터 제조시에 세라믹 재료에 의해 내부연통공간이 차단될 수 있어 용융금속의 유동성이 저하되는 경향이 있다. 공극수는 바람직하게는 6 내지 13개의 범위에 있다.The pore number may be in the range of 3 to 40, preferably 4 to 20, per 2.5 cm of straight length. If the pore number is less than 3, the flowability of the molten metal is good but the filtration efficiency is poor because of the large pore diameter; On the other hand, when the number exceeds 40, the internal communication space may be blocked by the ceramic material at the time of manufacturing the ceramic filter, and the fluidity of the molten metal tends to decrease. The pore number is preferably in the range of 6 to 13.
세라믹 다공체용 재료의 부피비중 및 밀도에 의존하는 공극율은 65% 이상, 바람직하게는 75 내지 85%일 수 있다. 65% 미만이면, 용융금속의 유동성이 저하되고 주입시간이 길어지는 경향이 있다.The porosity depending on the volume specific gravity and density of the ceramic porous material may be at least 65%, preferably 75 to 85%. If it is less than 65%, the fluidity of the molten metal is lowered and the injection time tends to be long.
본 발명의 세라믹 필터는 롤 주입과 같은 공지된 방법에 따라 제조될 수 있다. 원통형 세라믹 다공체를 형성하기 위해, 다음 두가지 방법이 채택될 수 있다. 한가지 방법은 망상 폴리우레탄 폼을 세라믹체로 전환시키고 이 세라믹체를 2차 가공에 의해 원통형상으로 성형하는 것이다. 다른 방법은 폴리우레탄 폼을 원통형상으로 성형한 다음에 이 원통형 폴리우레탄 폼을 세라믹체로 전환시키는 것이다. 폴리우레탄 폼을 세라믹체로 전환시킨 다음에 세라믹체에 대해 수행되는 전자의 방법중 2차 가공은 많은 시간이 걸리고 양호한 치수 정확성을 보장하기가 어렵다. 그 결과, 원통형 세라믹 다공체를 성형하기 위해서는 후자의 방법이 바람직하다.The ceramic filter of the present invention can be manufactured according to known methods such as roll injection. To form a cylindrical ceramic porous body, the following two methods can be adopted. One method is to convert the reticulated polyurethane foam into a ceramic body and shape the ceramic body into a cylindrical shape by secondary processing. Another method is to mold the polyurethane foam into a cylindrical shape and then convert the cylindrical polyurethane foam into a ceramic body. Secondary processing of the former method performed on the ceramic body after converting the polyurethane foam to the ceramic body takes a lot of time and it is difficult to ensure good dimensional accuracy. As a result, the latter method is preferable for molding the cylindrical ceramic porous body.
도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 세라믹 필터는 탕구와 주형의 캐비티 사이의 유동 통로에 배치된다. 도 3a 및 도 3b와 관련하여, 참고번호 20은 탕구를 가리키고; 21은 탕구봉이고; 22는 탕도이고; 1은 본 발명의 세라믹 필터이며, 이것은 주형(도시되지 않음)위의 위치에서 탕도(22)의 한쪽에 배치된다. 필터(1)는 고리형상 용융금속 통로(30)가 필터(1)의 필터본체(10)의 주벽부(11)의 외측에 형성되도록 배치된다. 그러한 배치에서, 용융금속을 탕구(20)로부터 탕구봉(21)과 탕도(22)를 통해 고리형상 용융금속 통로(30)로 유동시키고, 용융금속을 필터본체(10)의 주벽부(11)의 외측으로부터 주벽부(11)의 3차원 내부연통공간을 통해 유동시킬 때 용융금속중의 불순물을 제거한다. 여과한 용융금속을 필터본체(10)의 중공부(12)로 유동시킨 다음에 중공부(12)의 하단개구부(12a)를 통해 주형의 캐비티로 유동시킨다.As shown in Figs. 3A and 3B, the ceramic filter of the present invention is disposed in the flow passage between the spout and the cavity of the mold. With reference to Figures 3A and 3B, reference numeral 20 designates a ball; 21 is a tanggubong; 22 is tando; 1 is the ceramic filter of the present invention, which is disposed on one side of the runway 22 at a position on a mold (not shown). The filter 1 is arranged such that the annular molten metal passage 30 is formed outside the circumferential wall portion 11 of the filter body 10 of the filter 1. In such an arrangement, the molten metal flows from the spout 20 into the annular molten metal passage 30 through the spout rod 21 and the trough 22, and the molten metal flows through the circumferential wall 11 of the filter body 10. Impurities in the molten metal are removed when flowing through the three-dimensional internal communication space of the circumferential wall portion 11 from the outside of the). The filtered molten metal is flowed into the hollow portion 12 of the filter body 10 and then flows into the cavity of the mold through the lower opening 12a of the hollow portion 12.
상기한 바와 같이 캐비티와 탕구 사이에 본 발명의 원통형 세라믹 필터를 배치함으로써, 단위시간당 주조량은, 관련 기술에서의 직사각형 또는 원형 필터는 단지 일방향 용융금속 유입부만을 갖지만, 본 필터는 전체 주벽부가 용융금속 유입부로 될 수 있기 때문에 증가된다.By arranging the cylindrical ceramic filter of the present invention between the cavity and the hot water as described above, the casting amount per unit time is that the rectangular or circular filter in the related art has only one-way molten metal inlet, but the entire main wall part is melted. It is increased because it can be a metal inlet.
도 3a 및 도 3b에 나타낸 실시예에서, 단지 한 개의 필터만이 탕구봉의 한쪽에 배치되어 있으나, 복수개의 필터가 배치될 수 있다. 예를 들면, 두 개의 필터가 탕구봉의 양쪽에 배치될 수 있다.In the embodiment shown in Figs. 3A and 3B, only one filter is arranged on one side of the ball, but a plurality of filters may be arranged. For example, two filters may be placed on either side of the ball.
상기 예에서, 용융금속을 필터본체(10)의 주벽부(11)의 외측으로부터 중공부(12)로 유동시킬 수 있으나, 용융금속의 유동과 관련하여, 용융금속을 탕구로부터 중공부(12)의 상단개구부(12b)를 통해 필터본체(10)의 중공부(12)로 유동시켜 내측으로부터 외측으로 주벽부(11)를 통과한 다음에 이렇게 여과한 용융금속을 주벽부(11)의 외주면으로부터 고리모양 용융금속 통로(30)로 유동시키고 이 고리모양 용융금속 통로(30)로부터 주형의 캐비티로 유동시키는 다른 구성이 채택될 수 있다. 이 경우에, 중공부(12)의 하단개구부(12a)는 용융금속이 유출되지 않도록 밀폐된다.In the above example, the molten metal may flow from the outside of the main wall portion 11 of the filter main body 10 to the hollow portion 12, but in connection with the flow of the molten metal, the molten metal from the spout to the hollow portion 12 The molten metal which flows to the hollow part 12 of the filter main body 10 through the upper end opening part 12b of the filter main body 10, passes through the main wall part 11 from the inside to the outside, and is filtered from the outer peripheral surface of the main wall part 11 hereafter. Other configurations may be employed that flow into the annular molten metal passage 30 and flow from the annular molten metal passage 30 to the cavity of the mold. In this case, the lower end opening 12a of the hollow part 12 is sealed so that molten metal does not flow out.
상기 여과 효과와 효율 및 필터본체의 강도를 고려할 때, 필터본체의 주벽부의 두께는 5 내지 30mm, 바람직하게는 15 내지 25mm일 수 있고; 중공부의 직경(또는 주축 또는 사선)(필터본체의 내직경)은 20 내지 80mm, 바람직하게는 40 내지 60mm일 수 있다. 필터본체의 높이 또는 길이는 상기한 바와 같이 3 내지 1,000mm, 바람직하게는 150 내지 650mm일 수 있다.Considering the filtration effect and the efficiency and the strength of the filter body, the thickness of the main wall portion of the filter body may be 5 to 30mm, preferably 15 to 25mm; The diameter (or major axis or diagonal) of the hollow portion (inner diameter of the filter body) may be 20 to 80 mm, preferably 40 to 60 mm. The height or length of the filter body may be 3 to 1,000 mm, preferably 150 to 650 mm, as described above.
실시예Example
본 발명은 본 발명을 제한하지 않는 다음 실시예를 참고하여 보다 분명하게 기술된다.The invention is more clearly described with reference to the following examples which do not limit the invention.
[실시예]EXAMPLE
주로 탄화규소를 함유하고 외직경이 105mm, 내직경이 60mm, 높이가 250mm인 원통형 세라믹 필터를 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이 배치하였다. 세라믹 필터와 관련하여, 길이 2.5cm당 공극수를 6개로 설정하고, 부피비중을 0.52로 설정하고, 공극율을 81%로 설정하였다. 다음에, 1400℃에서 용해한 연성 주철을 상기 세라믹 필터를 통해 1200kg의 양으로 주입하고 여과시간을 측정하였다. 세라믹 필터는, 셀막이 없는 망상 연질의 폴리우레탄 폼을 원통모양으로 성형하고 결합제로서 알루미나를 배합한 탄화규소를 주로 함유하는 세라믹 슬러리를 부착시키고, 이 세라믹 슬러리를 부착시킨 폼을 폴리우레탄 폼이 탄화에 의해 제거될 때까지 건조 및 소성시켜, 이로써 내부연통식의 개방셀이 있는 3차원 망상 골격구조를 갖는 원통형 세라믹 폼을 제조함으로써 얻었다.Cylindrical ceramic filters containing mainly silicon carbide, having an outer diameter of 105 mm, an inner diameter of 60 mm, and a height of 250 mm were arranged as shown in Figs. 3A and 3B. Regarding the ceramic filter, the number of voids per 2.5 cm in length was set to 6, the volume specific gravity was set to 0.52, and the porosity was set to 81%. Next, ductile cast iron dissolved at 1400 ° C. was injected through the ceramic filter in an amount of 1200 kg and the filtration time was measured. The ceramic filter is formed by forming a cylindrical soft polyurethane foam without a cell membrane into a cylindrical shape and attaching a ceramic slurry mainly containing silicon carbide containing alumina as a binder, and polyurethane foam carbonizing the foam on which the ceramic slurry is attached. It was dried and calcined until it was removed by, thereby obtaining a cylindrical ceramic foam having a three-dimensional network framework with an open communication cell.
[비교예][Comparative Example]
비교예에 사용된 세라믹 필터는 재료 및 특성면에서는 실시예의 것과 동일하지만, 모양 및 배치는 실시예의 것과 상이하였다. 각각 75mm(폭)×100mm(길이)×25mm(두께)의 직사각형 모양인 비교예의 세라믹 필터의 네 조각을 도 4a 및 도 4b에 나타낸 대로 배치하였다. 다음에, 실시예에서 사용된 바와 동일한 연성 주철을 1200kg의 양으로 용해하고 세라믹 필터에 주입하고 여과시간을 측정하였다. 도 4a 및 도 4b에서, 참고번호 1'는 비교예에서 사용한 세라믹 필터이고, 이 필터는 직사각형의 필터본체(10')를 포함한다.The ceramic filter used in the comparative example was the same as that of the example in terms of materials and properties, but the shape and arrangement were different from those of the example. Four pieces of the ceramic filter of the comparative example which are respectively rectangular shape of 75 mm (width) x 100 mm (length) x 25 mm (thickness) were arrange | positioned as shown to FIG. 4A and 4B. Next, the same soft cast iron as used in the examples was dissolved in an amount of 1200 kg, poured into a ceramic filter, and the filtration time was measured. 4A and 4B, reference numeral 1 'denotes a ceramic filter used in the comparative example, and this filter includes a rectangular filter body 10'.
상기 결과는 표 1에 나타낸다.The results are shown in Table 1.
표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 세라믹 필터는 내열충격성 및 여과성능이 우수하고, 용융금속의 유동성이 증가되면서 표면여과 및 내부여과에 의해 신속하고 효율좋게 용융금속을 여과할 수 있다는 것을 알았다.As can be seen from Table 1, the ceramic filter of the present invention was excellent in thermal shock resistance and filtration performance, it was found that the molten metal can be filtered quickly and efficiently by surface filtration and internal filtration as the fluidity of the molten metal is increased.
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